Роль ингибитора сериновых протеаз LEKTI в регуляции
целостности эпидермального барьера

С. В. Левашева
Э. И. Эткина, доктор медицинских наук, профессор
Л. Л. Гурьева, кандидат медицинских наук
Л. И. Бабенкова, кандидат медицинских наук
Л. Я. Данилова
С. Э. Якута
ГБОУ ВПО БГМУ МЗ РФ, Уфа

Ген SPINK5 локализован на длинном плече хромосомы 5 в области 5q31–q32,
включает 33 экзона, охватывает около 61 кб и кодирует лимфо-эпителиальный
ингибитор сериновых протеаз типа Kazal-5 (LEKTI), состоящий из 1064
аминокислот, организованных в 15 доменов [1, 2].

Сериновые протеазы и их ингибиторы играют ключевую роль в различных иммунных
и воспалительных процессах, в том числе Т- и В-дифференцировки клеток, активации
цитокинов и комплемента, репарации воспалительных тканей. В частности, LEKTI
участвует в терминальной дифференцировке кератиноцитов и регуляции протеолиза
эпителия. Кроме того, обнаруженная экспрессия LEKTI в тимусе подтверждает его
роль в созревании Т-клеток, отборе и/или процессинге антигена. В связи с этим
высказано предположение о том, что LEKTI участвует в регуляции эпителиального и
слизистого воспаления, а нарушение его экспрессии может привести к
несбалансированному Th2-ответу и усилению воспаления в тканях-мишенях [1, 3].
LEKTI экспрессируется в ороговевающем и неороговевающем эпителии, тимусе,
миндалинах, паращитовидных железах, волосяных фолликулах и трахее [2]. В
эпителии LEKTI экспрессируется в зернистом и самых верхних слоях шиповатого слоя
эпидермиса [4]. Интересно отметить, что экспрессия LEKTI обнаруживается в
кератиноцитах здоровой кожи и в коже пациентов с атопическим дерматитом (АтД),
но при этом не обнаружена в легочной ткани здоровых индивидов, что указывает на
вовлечение SPINK5 в развитие АтД, но его участие в развитии бронхиальной астмы
(БА) остается под вопросом [5].

Общепризнано, что в роговом слое активностью сериновых протеаз обладают
калликреины (KLKs) — группа, состоящая из 15 сериновых протеаз с хемо- и
трипсин-подобной специфичностью [6]. Среди них особая роль отведена двум
протеазам: KLK5 или трипсин-подобный фермент рогового слоя (KLK5/SCTE) и KLK7
или химотрипсин-подобный фермент рогового слоя (KLK7/SCCE) [7]. Оба фермента
максимально экспрессируются в зернистом слое эпидермиса [8], затем
транспортируются из ламеллярных телец в межклеточное пространство рогового слоя,
где образуют протеолитический каскад [9, 10]. In vitro показано, что
после активации оба фермента разрушают десмоглеин, десмоколлин и корнеодесмосин
[11].

Мутации гена SPINK5 ведут к преждевременному прекращению транскрипции LEKTI,
в результате чего образуется LEKTI «уменьшенного» размера с несколькими
ингибирующими областями [12]. Walley и соавт. [13] сообщили о важности
однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП), локализованных в экзоне 14 гена SPINK5, в
развитии АтД.

Дефицит LEKTI вызывает аномальное разрушение десмосом верхней части
зернистого слоя эпидермиса посредством деградации десмоглеина в результате
гиперактивности трипсиновых и хемотрипсиновых ферментов рогового слоя. Нарушение
адгезии клеток рогового слоя приводит к потере барьерной функции кожи. Это
позволяет говорить о LEKTI как о ключевом регуляторе эпидермальной деятельности
протеаз и деградации десмоглеина [14].

Чрезмерная активность сериновых протеаз приводит к истончению рогового слоя,
нарушению формирования ламеллярных телец и изменению ультраструктуры
пластинчатых мембран, что индуцирует патологическую проницаемость эпителия и
нарушение барьерной функции кожи. Последнее способствует контакту с аллергенами
и развитию IgE-ответа [3, 15].

Наилучшим образом дисбаланс между сериновыми протеазами и их ингибиторами
иллюстрирует Нетертон-синдром — тяжелый аутосомно-рецессивный генодерматоз,
характеризующийся врожденной ихтиозоподобной эритродермией, аномалией волос,
известной как «бамбуковые волосы», и атопическими проявлениями с высоким уровнем
IgE [16]. У больных с Нетертон-синдромом S. Chavanas и соавт. [12] описали 11
различных мутаций гена SPINK5. При Нетертон-синдроме снижение активности LEKTI
приводит к беспрепятственной активации сериновых протеаз, что нарушает когезию
клеток рогового слоя и приводит к истончению рогового слоя, задержке роста и
гипернатриемическому обезвоживанию, порой с летальным исходом [15].

Так как одним из проявлений Нетертон-синдрома является АтД, а оба эти
заболевания характеризуются дисфункцией кожного барьера и повышенным уровнем
сывороточного IgE [5], то ген SPINK5 можно рассматривать в качестве
гена-кандидата аллергических заболеваний, в частности АтД [17].

В настоящее время ведутся интенсивные дебаты о роли LEKTI в формировании АтД.
Анализ ассоциации между генетическими полиморфизмами гена SPINK5 и атопическими
заболеваниями показал противоречивые результаты [18]. Впервые A. J. Walley и
соавт. [19], изучая шесть ОНП гена SPINK5, обнаружили, что полиморфный вариант
р.Glu420Lys (rs2303067) статистически значимо связан с атопией и АтД в двух
независимых группах. В японской когорте также установили положительную
корреляцию между семью ОНП гена SPINK5 и АтД [20]. Другие японские исследователи
также выявили ассоциацию между полиморфным вариантом р.Glu420Lys и АтД, но не с
развитием БА [1].

Сходные результаты получены и в Северо-Восточном Китае. Однако не было
обнаружено ассоциации между больными АтД с полиморфным вариантом р.Glu420Lys
гена SPINK5 и уровнем сывороточных IgE, сопутствующей БА или АтД «с ранним
началом» [21].

В то же время M. Kabesch и соавт. [22], проанализировав полиморфный вариант
р.Glu420Lys гена SPINK5 у 1161 ребенка немецкой когорты, обнаружили
статистически значимую ассоциацию между полиморфным вариантом р.Glu420Lys и
развитием астмы (р = 0,041, ОШ = 1,77, 95% ДИ [1,02–3,06]), а также при
сочетании БА и АтД (р = 0,007, ОШ = 4,56, 95% ДИ [1,37–15,12]). Никакой
ассоциации между данным ОНП и уровнем общего сывороточного IgE, результатами
кожных проб и АтД не наблюдалось.

Fölster-Holst и соавт. [23], изучив восемь ОНП в различных регионах гена
SPINK5 в немецкой популяции, H. Jongepier и соавт. [5] — у населения Голландии,
также не нашли ассоциации анализируемых полиморфных вариантов гена SPINK5 с
повышенным риском АтД.

Китайские ученые [17] не обнаружили статистически значимой ассоциации между
несинонимичными ОНП гена SPINK5 и БА, что согласуется с выводом о том, что
SPINK5 не экспрессируется в легочной ткани.

Можно ли предположить, что только серинопротеазоопосредованное нарушение
целостности рогового слоя служит основой для аномальной проницаемости кожного
барьера? Так, S. J. Bashir и соавт. [15] показали, что даже обширное
механическое удаление «нормального» рогового слоя имеет минимальное последствие
на проницаемость барьера, поскольку наиболее критично нарушение именно на
границе между роговым и зернистым слоями. Несмотря на нарушение эпидермального
барьера, большинство пациентов с Нетертон-синдромом доживает до зрелого
возраста. Авторы указывают на возможные компенсаторные механизмы, способствующие
этому.

Таким образом, несмотря на кажущуюся очевидность причастности нарушения
эпидермального барьера, вызванного изменением в процессе десквамации, в развитии
АтД и дальнейшей чрезкожной сенсибилизации, данная проблема требует дальнейших
изысканий, включая исследования глобального характера, поскольку с каждым витком
познания в этой области становятся еще более очевидны «белые пятна» на фоне все
возрастающей значимости и актуальности.

Литература

1. Nishio Y., Noguchi E., Shibasaki M. et al. Association between
   polymorphisms in the SPINK5 gene and atopic dermatitis in the Japanese //
   Genes and Immunity. 2003. Vol. 4 (7). Р. 515–517.
2. Roelandt T., Thys B., Heughebaert C. et al. LEKTI-1 in sickness
   and in health // Int. J. Cosmetic Sci. 2009. Vol. 31 (4). Р. 247–254.
3. Bitoun E., Chavanas S., Irvine A. D. et al. Netherton syndrome:
   disease expression and spectrum of SPINK5 mutations in 21 families // J.
   Invest. Dermatol. 2002. Vol. 118 (2). Р. 352–361.
4. Bitoun E., Micheloni A., Lamant L. et al. LEKTI proteolytic
   processing in human primary keratinocytes, tissue distribution and defective
   expression in Netherton syndrome // Hum. Mol. Genet. 2003. № 12. Р. 2417–2430.
5. Jongepier H., Koppelman G. H., Nolte I. M. et al. Polymorphisms
   in SPINK5 are not associated with asthma in a Dutch population // J. Allergy
   Clin. Immunol. 2005. Vol. 115 (3). Р. 486–492.
6. Borgono C. A., Michael I. P., Diamandis E. P. Human tissue
   kallikreins: physiologic roles and applications in cancer // Mol. Cancer Res.
   2004. № 2. Р. 257–280.
7. Borgoño C. A., Micael I. P., Komatsu N. et al. A potential role
   for multiple tissue kallikrein serine proteases in epidermal desquamation //
   J. Biol. Chem. 2007. Vol. 282. Р. 3640–3652.
8. Ekholm I. E., Brattsand M., Egelrud T. Stratum corneum tryptic
   enzyme in normal epidermis: a missing link in the desquamation process? // J.
   Invest. Dermatol. 2000. Vol. 114 (1). Р. 56–63.
9. Brattsand M., Stefansson K., Lundh C. et al. A proteolytic
   cascade of kallikreins in the stratum corneum // J. Invest. Dermatol. 2005.
   Vol. 124 (1). Р. 198–203.
10. Ishida-Yamamoto A., Deraison C., Bonnart C. et al. LEKTI is
    localized in lamellar granules, separated from KLK5 and KLK7, and is secreted
    in the extracellular spaces of the superficial stratum granulosum // J. Invest.
    Dermatol. 2005. Vol. 124. Р. 360–366.
11. Descargues P., Deraison C., Prost C. et al. Corneodesmosomal
    cadherins are preferential targets of stratum corneum trypsin- and
    chymotrypsin-like hyperactivity in Netherton syndrome // J. Invest. Dermatol.
    2006. Vol. 126 (7). Р. 1622–1632.
12. Chavanas S., Bodemer C., Rochat A. et al. Mutations in SPINK5,
    encoding a serine protease inhibitor, cause Netherton syndrome // Nat. Genet.
    2000. Vol. 25. Р. 141–142.
13. Kiyohara C., Tanaka K., Miyake Y. Genetic susceptibility to
    atopic dermatitis // Allergol. Int. 2008. Vol. 57. Р. 39–56.
14. Yang T., Liang D., Koch P. J. et al. Epidermal detachment,
    desmosomal dissociation, and destabilization of corneodesmosin in Spink5-/-
    mice // Genes Dev. 2004. Vol. 18. Р. 2354–2358.
15. Hachem J. P., Wagberg F., Schmuth M. et al. Serine protease
    activity and residual LEKTI expression determine phenotype in Netherton
    syndrome // J. Invest. Dermatol. 2006. Vol. 126. Р. 1609–1621.
16. Komatsu N., Takata M., Otsuka N. et al. Elevated stratum corneum
    hydrolytic activity in Netherton syndrome suggests an inhibitory regulation of
    desquamation by SPINK5-derived peptides // J. Invest. Dermatol. 2002. Vol.
    118. Р. 436–443.
17. Liu Q., Xia Y., Zhang W. et al. A functional polymorphism in the
    SPINK5 gene is associated with asthma in a chinese han population // Medical
    Genetics. 2009. Vol. 10. Р. 59.
18. Spergel J. M., Paller A. S. Atopic dermatitis and the atopic
    march // J. Allergy Clin. Immunol. 2003. Vol. 112 (6). Р. 118–127.
19. Walley A. J., Chavanas S., Moffatt M. F. et al. Gene polymorphism
    in Netherton and common atopic disease // Nat. Genet. 2001. Vol. 29. Р.
    175–178.
20. Kato A., Fukai K., Oiso N. et al. Association of SPINK5 gene
    polymorphisms with atopic dermatitis in the Japanese population // Br. J.
    Dermatol. 2003. Vol. 148. Р. 665–669.
21. Zhao L. P., Di Z., Zhang L. Association of SPINK5 gene
    polymorphisms with atopic dermatitis in Northeast China // J. Eur. Acad.
    Dermatol. Venereol. 2012. Vol. 26. Р. 572–577.
22. Kabesch M., Carr D., Weiland S. K. et al. Association between
    polymorphisms in serine protease inhibitor, karzal type 5 and asthma
    phenotypes in a large German population sample // Clin. Exp. Allergy. 2004.
    Vol. 34. Р. 340–345.
23. Fölster-Holst R., Stoll M., Koch W. A. et al. Lack of association
    of SPINK5 polymorphisms with nonsyndromic atopic dermatitis in the population
    of Northern Germany // Br. J. Dermatol. 2005. Vol. 152. Р. 1365–1367.

Статья опубликована в журнале

Лечащий Врач